JP5230606B2 - 星型ポリマー潤滑組成物 - Google Patents

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Description

(発明の分野)
本発明は、星形ポリマーなどのポリマー、過塩基性洗浄剤および分散剤を含有する潤滑組成物に関する。本発明は、潤滑組成物を使用する、機械装置の潤滑方法も提供する。
(発明の背景)
潤滑組成物中に星形ポリマーを使用することは、知られている。潤滑組成物において知られる星形ポリマーは、以下の従来技術に要約されている。
特許文献1は、RAFT(可逆的付加開裂連鎖移動)またはATRP(原子移動ラジカル重合)重合法から調製されるブロックコポリマーを含有する潤滑組成物を開示している。このポリマーは、摩擦特性を有する。このブロックコポリマーは、ジブロック、トリブロック、マルチブロック、櫛状および/または星形の構造を有し得る。しかし、星形コポリマーを調製するのに適する方法について示されている指針はない。グリース、モーター油、ギヤボックス油、タービン油、油圧油、ポンプ油、伝熱油、絶縁油、切削油およびシリンダー油に適するポリマーも開示されている。
特許文献2は、(i)多価(メタ)アクリルモノマー、そのオリゴマーもしくはポリマーまたは多価ジビニル非アクリルモノマー、そのオリゴマーもしくはポリマーを含むコア部分、および(ii)重合アルキル(メタ)アクリレートエステルの少なくとも2つのアームから誘導される星形ポリマーを開示している。これらのポリマーは、RAFT、ATRPまたは窒素酸化物媒介技法によって調製できる。
特許文献3は、アクリルモノマーまたはメタクリルモノマーから調製される星形分枝ポリマーを開示している。これらのポリマーは、ポリオールのアクリレートエステルまたはメタクリレートエステルから誘導されるコアまたは核を有する。更に、これらのポリマーは、潤滑油組成物用にこれらのポリマーを有用にする分子量および他の物理特性も有する。開示されている星形分枝ポリマーは、アニオン重合技法によって調製される。
特許文献4の星形ポリマーは、C16〜C30のアルキル(メタ)アクリレートを5〜10重量パーセント、ブチルメタクリレートを5〜15重量パーセント必要とする。C16〜C30のアルキル(メタ)アクリレートモノマーが5重量パーセント以上で存在する粘度指数向上剤により低温粘度性能が低下したが、その理由は、そのポリマーがろう質を有するからである。
特許文献5は、ギヤ油、重合性共役ジオレフィンモノマー単位を水素化前に含み、3,000〜15,000の範囲内の数平均分子量を有する少なくとも4つのアームを含む水素化星形ポリマーを含む粘度指数向上剤から本質的になる、改良されたせん断安定度指数を有するギヤ油組成物を開示している。
上記の従来技術の参考文献には、内燃機関などの機械装置に適する潤滑性能を維持しながら、許容可能な粘度指数(VI)、オイルブレンド増粘能力、改良された燃費、良好なせん断安定度、クランクケース性能、良好な低温粘度性能、および低い粘度調整剤処理レベルを同時に達成する、完全配合された潤滑組成物を開示しているものはない。
従来技術の観点から、機械装置に適する潤滑性能を維持しながら、許容可能な粘度指数(VI)、オイルブレンド増粘能力、せん断安定度、良好な低温粘度性能、および低い粘度調整剤処理レベルを与え得るポリマーを含有する潤滑組成物を有することは有利であろう。
国際公開第04/087850号パンフレット 米国特許出願公開05/038146号明細書 国際公開第96/23012号パンフレット 欧州特許第979834号明細書 米国特許第5070131号明細書
本発明は、機械装置に適する潤滑性能を維持しながら、許容可能な粘度指数(VI)、オイルブレンド増粘能力、せん断安定度、良好な低温粘度性能、および低い粘度調整剤処理レベルを与え得る潤滑組成物を提供する。
従来技術の参考文献、特にWO96/23012およびUS5070131は、ポリマーを調製するためにアニオン重合技法を採用している。アニオン重合技法は、実質的に水、酸、酸素が含まれず、乾式であり、清浄であり、非汚染容器を有するべき系を必要とする複雑なプロセスを伴うと考えられる。特定の一実施形態では、酸素が含まれず、乾式であり、清浄である非汚染容器を必要とする複雑なプロセスを使用して調製されるポリマーを必要としない潤滑組成物を有することが有利であろう。一実施形態では、潤滑組成物は、アニオン重合技法による調製を必要としないポリマーを含有する。
内燃機関中でポリメタクリレートポリマーは、種々のエンジン構成要素内で、例えばピストン内で堆積物および/またはスラッジを形成すると考えられることも知られている。したがって、内燃機関中の堆積物および/またはスラッジを低減/防止する粘度調整剤を採用することは有利であろう。一実施形態では、本発明は、内燃機関中の燃費改良、堆積物、すすまたはスラッジ形成の低減/防止、および低温性能を少なくとも1つ可能とする粘度調整剤を提供する。
(発明の要旨)
一実施形態では、本発明は、
(a)放射状形または星形構造を有するポリマー0.001重量%〜15重量%と、
(b)過塩基性洗浄剤と、
(c)分散剤と、
(d)潤滑粘性油と
を含む潤滑組成物を提供する。
一実施形態では、本発明は、
(a)放射状形または星形構造を有するポリマー0.001重量%〜15重量%と、
(b)過塩基性洗浄剤と、
(c)分散剤と、
(d)金属ジアルキルジチオホスフェートなどの摩耗防止剤と、
(e)潤滑粘性油と
を含む潤滑組成物を提供する。
一実施形態では、本発明は、
(a)放射状形または星形構造を有するポリマー0.001重量%〜15重量%と、
(b)過塩基性洗浄剤0.1重量%〜15重量%と、
(c)分散剤0.1重量%〜25重量%と、
(d)潤滑粘性油45重量%〜99.7重量%と
を含む潤滑組成物を提供する。
一実施形態では、本発明は、少なくとも1つの内燃機関、油圧系統、タービン系統、循環油系統、または工業潤滑油系統、ギヤ、ギヤボックスまたは変速機を含む機械装置に、
(a)放射状形または星形構造を有するポリマー0.001重量%〜15重量%と、
(b)過塩基性洗浄剤と、
(c)分散剤と、
(d)潤滑粘性油と
を含む潤滑組成物を供給することを含む、機械装置の潤滑方法を提供する。
一実施形態では、本発明は、
(a)放射状形または星形構造を有するポリマー0.001重量%〜15重量%と、
(b)過塩基性洗浄剤と、
(c)分散剤と、
(d)潤滑粘性油と
を含む潤滑組成物を内燃機関に供給することを含む、内燃機関の潤滑方法を提供する。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
(項目1)
(a)放射状形または星形構造を有するポリマー0.001重量%〜15重量%と、
(b)過塩基性洗浄剤と、
(c)分散剤と、
(d)潤滑粘性油と
を含む潤滑組成物。
(項目2)
前記ポリマーが、20重量%以上、または50重量%超、または55重量%以上、または70重量%以上、または95重量%以上のモノビニルモノマーを含有する、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目3)
前記ポリマーが、100,000〜1,000,000、または300,000〜1,000,000、または350,000〜1,000,000、または400,000〜800,000の重量平均分子量を有する、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目4)
前記ポリマーがコポリマーである、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目5)
前記潤滑組成物が線状ポリマー鎖の部分をさらに含む、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目6)
前記ポリマーが、ランダム、テーパード、ジブロック、トリブロック、またはマルチブロックの構造を有するアームを含む、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目7)
前記ポリマーが、RAFT、ATRP、窒素酸化物媒介、またはアニオン重合法から得られる、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目8)
前記ポリマーが、RAFT、ATRP、またはアニオン重合法から得られる、項目7に記載の潤滑組成物。
(項目9)
前記ポリマーが、RAFTまたはATRP重合法から得られる、項目8に記載の潤滑組成物。
(項目10)
前記ポリマーが、RAFT重合法から得られる、項目9に記載の潤滑組成物。
(項目11)
前記ポリマーが、(a)(i)ビニル芳香族モノマー、および(ii)カルボン酸モノマーまたはそれらの誘導体を含むモノマーから誘導されるポリマー、(b)ポリ(メタ)アクリレート、(c)官能化ポリオレフィン、(d)エチレン酢酸ビニルコポリマー、(e)フマレートコポリマー、(f)(i)α−オレフィンおよび(ii)カルボン酸モノマーまたはそれらの誘導体から誘導されるコポリマー、あるいは(g)それらの混合物のうちの少なくとも1つを含む、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目12)
前記ポリマーが、ポリメタクリレート、またはその混合物である、項目11に記載の潤滑組成物。
(項目13)
前記ポリメタクリレートが、
(a)そのメタクリレートのアルキル基が10〜20個、または12〜15個の炭素原子を有するアルキルメタクリレート50重量%〜100重量%と、
(b)そのメタクリレートのアルキル基が1〜9個の炭素原子を有するアルキルメタクリレート0重量%〜40重量%と、
(c)窒素含有モノマー0重量%〜10重量%と
を含むモノマー組成物から誘導される、項目12に記載の潤滑組成物。
(項目14)
前記ポリマーが、潤滑組成物の0.01〜12重量%、または0.075〜8重量%で存在する、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目15)
前記過塩基性洗浄剤が、フェネート、スルホネート、サリキサレート、サリチレート、カルボキシレート、過塩基性リン酸、またはサリゲニン洗浄剤を1つまたは複数含む、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目16)
前記過塩基性洗浄剤が、サリキサレート、フェネート、スルホネート、またはサリチレートを1つまたは複数含む、項目15に記載の潤滑組成物。
(項目17)
前記過塩基性洗浄剤が、潤滑組成物の0.1重量%〜10重量%、または0.1重量%〜8重量%で存在する、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目18)
前記分散剤が、スクシンイミド分散剤、Mannich分散剤、エステル含有分散剤、長鎖ヒドロカルビルモノカルボン酸アシル化剤とアミンもしくはアンモニアとの縮合生成物、アルキルアミノフェノール分散剤、ヒドロカルビル−アミン分散剤、ポリエーテル分散剤、またはポリエーテルアミン分散剤を1つまたは複数含む、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目19)
前記分散剤がスクシンイミド分散剤を1つまたは複数含む、項目18に記載の潤滑組成物。
(項目20)
前記分散剤が、前記潤滑組成物の0.1重量%〜20重量%、または0.25重量%〜15重量%、または0.5重量%〜10で存在する、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目21)
摩耗防止剤をさらに含む、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目22)
前記摩耗防止剤が金属ジアルキルジチオホスフェートを含む、項目21に記載の潤滑組成物。
(項目23)
抗酸化剤をさらに含む、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目24)
前記抗酸化剤が、硫化オレフィン、アルキル化ジフェニルアミン、ヒンダードフェノール、モリブデン化合物、およびそれらの混合物からなる群から選択される、項目23に記載の潤滑組成物。
(項目25)
前記抗酸化剤がモリブデン化合物である、項目24に記載の潤滑組成物。
(項目26)
前記抗酸化剤がアルキル化ジフェニルアミンである、項目24に記載の潤滑組成物。
(項目27)
前記抗酸化剤がヒンダードフェノールである、項目24に記載の潤滑組成物。
(項目28)
前記潤滑粘性油が、APIのII群、III群もしくはIV群の油またはそれらの混合物である、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目29)
前記潤滑粘性油がAPIのIII群の油である、項目28に記載の潤滑組成物。
(項目30)
(i)0.5重量%以下の硫黄含量、(ii)0.1重量%以下のリン含量、および(iii)1.5重量%以下の硫酸塩灰分含量を有する、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目31)
Xが0〜20の整数であり、Yが20〜50の整数であるXW−Yからのを有する、項目1に記載の潤滑組成物。
(項目32)
(a)放射状形または星形構造を有するポリマー0.001重量%〜15重量%と、
(b)過塩基性洗浄剤0.1重量%〜15重量%と、
(c)分散剤0.1重量%〜25重量%と、
(e)潤滑粘性油45重量%〜99.7重量%と
を含む潤滑組成物。
(項目33)
(a)放射状形または星形構造を有するポリマー0.001重量%〜15重量%と、
(b)過塩基性洗浄剤と、
(c)分散剤と、
(d)潤滑粘性油と
を含む潤滑組成物を内燃機関に供給することを含む、内燃機関の潤滑方法。
(発明の詳細な説明)
本発明は、上記に開示した潤滑組成物および機械装置の潤滑方法を提供する。
過塩基性洗浄剤
潤滑組成物は、過塩基性洗浄剤、またはその混合物を含む。過塩基性洗浄剤には、フェネート(アルキルフェネートおよび硫黄含有フェネートを含めた)、スルホネート、サリキサレート(salixarate)、カルボキシレート(サリチレートなどの)、過塩基性リン酸、アルキルフェノール、過塩基性硫黄カップリングアルキルフェノール化合物、またはサリゲニン洗浄剤が挙げられる。一実施形態では、過塩基性洗浄剤は、サリキサレート、フェネート、スルホネート、またはサリチレートを1つまたは複数含む。一実施形態では、過塩基性洗浄剤はサリチレートである。一実施形態では、過塩基性洗浄剤はスルホネートである。一実施形態では、過塩基性洗浄剤はフェネートである。一実施形態では、過塩基性洗浄剤はサリキサレートである。
酸性過塩基化剤
過塩基性洗浄剤を調製するために使用される酸性過塩基化剤は、ギ酸、酢酸または硝酸などの液体であり得る。適切な無機酸添加剤には、SO、二酸化炭素、またはそれらの混合物が挙げられる。異なる実施形態では、酸性過塩基化剤は、二酸化炭素または酢酸である。一実施形態では、酸性過塩基化剤は、二酸化炭素および酢酸の混合物である。
種々の過塩基性洗浄剤およびこれらの調製方法は、WO 2004/096957およびこの中で引用されている参考文献を含めた多数の特許公報にかなり詳細に記載されている。通常、過塩基性洗浄剤は、金属塩基、酸性添加剤および有機基質(例:アルキルフェノール、サリチル酸またはアルキル置換ベンゼンスルホン酸)の反応から調製することができる。この金属塩基は、通常、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムまたは炭酸マグネシウムを含める。
過塩基性洗浄剤が、フェネート、サリキサレートまたはサリチレート洗浄剤の少なくとも1つを含む場合、TBNは、105〜450、または110〜400、または120〜350であり得る。
過塩基性洗浄剤が過塩基性スルホネートを含む場合、TBNは、200以上〜500、または350〜450であり得る。
過塩基性洗浄剤は、通常、アルカリ金属またはアルカリ土類金属で塩にされる。アルカリ金属には、リチウム、カリウムまたはナトリウムが挙げられ、アルカリ土類金属には、カルシウムまたはマグネシウムが挙げられる。一実施形態では、アルカリ金属はナトリウムである。一実施形態では、アルカリ土類金属はカルシウムである。一実施形態では、アルカリ土類金属はマグネシウムである。
一実施形態では、過塩基性洗浄剤はサリキサレートを含む。サリキサレートは、通常、サリキサレン(salixarene)の有機基質を有する。サリキサレンは、式(I)または(II)
Figure 0005230606
の単位を少なくとも1つ含む実質的に線状の化合物であって、その化合物の各末端が式(III)または(IV)
Figure 0005230606
の末端基を有する該化合物によって表すことができ、このような基は、各結合のために同じであっても異なっていてもよい二価の架橋基によって結合され、上記各式中、fは、1、2または3、一態様では1または2であり、Rは、1〜5個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基であり、Rはヒドロキシルまたはヒドロカルビル基であり、jは、0、1、または2であり、Rは水素またはヒドロカルビル基であり、Rはヒドロカルビル基または置換ヒドロカルビル基であり、gは、1、2または3であるが、但し、少なくとも1つのR基は8個以上の炭素原子を含有し、また、該化合物は、平均して、単位(I)または(III)の少なくとも1つおよび単位(II)または(IV)の少なくとも1つを含有し、組成物中の単位(I)および(III)の全数と単位(II)および(IV)の全数との比は約0.1:1〜約2:1である。
式(I)および(III)中のU基は、−COOR基に対して、1つまたは複数のオルト、メタ、またはパラ位に位置することができる。U基は、−COOR基に対して、オルト位に位置することができる。U基は−OH基を含んでもよく、この場合、式(I)および(III)は、2−ヒドロキシ安息香酸(サリチル酸とよく称される)、3−ヒドロキシ安息香酸、4−ヒドロキシ安息香酸またはそれらの混合物から誘導される。U基は−NH基を含んでもよく、この場合、式(I)および(III)は、2−アミノ安息香酸(アントラニル酸とよく称される)、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸またはそれらの混合物から誘導される。
二価の架橋基は、各出現において同じであっても異なっていてもよく、−CH−または−CH(R)−などのメチレン架橋および−CHOCH−または−CH(R)OCH(R)−などのエーテル架橋を含め、この場合、Rは、1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であり、メチレン架橋およびエーテル架橋は、2〜6個の炭素原子を有するホルムアルデヒドまたはアルデヒドから誘導される。
式(III)または(IV)の末端基は、ヒドロキシ基に対してオルト位に1または2個のヒドロキシメチル基を含有する場合が多い。本発明の一実施形態では、ヒドロキシメチル基が存在する。本発明の一実施形態では、ヒドロキシメチル基は存在しない。サリキサレンおよびサリキサレート化学のより詳細な説明は、EP 1419226 B1に開示されており、実施例1〜23(11頁、42行目〜13頁、47行目)で定義される調製方法を含む。
一実施形態では、過塩基性洗浄剤は過塩基性スルホネートを含む。過塩基性スルホネートは、通常、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはそれらの混合物のヒドロカルビル置換アレーンスルホン酸を含む。ヒドロカルビル置換アレーンスルホン酸は、天然物でも合成物でもよい。アリールスルホン酸のアレーン基は、ベンゼン、トルエンまたはナフチレンであり得る。一実施形態では、ヒドロカルビル置換アレーンスルホン酸は、アルキル置換ベンゼンスルホン酸を含む。異なる実施形態では、過塩基性スルホネートは、ヒドロカルビル置換アレーンスルホン酸のナトリウム塩、ヒドロカルビル置換アレーンスルホン酸のカルシウム塩、またはヒドロカルビル置換アレーンスルホン酸のマグネシウム塩であり得る。
ヒドロカルビル基(通常、アルキル基)は、8〜40個または10〜36個の炭素原子を含有し得る。異なる実施形態では、過塩基性洗浄剤は、ポリプロペンベンゼンスルホン酸、またはC16〜C36アルキルベンゼンスルホン酸、またはC16〜C26アルキルベンゼンスルホン酸、またはC10〜C15アルキルベンゼンスルホン酸であり得る。
一実施形態では、過塩基性洗浄剤は少なくとも2つの基質の混合物を含む。2つ以上の洗浄剤基質が使用される場合、形成される過塩基性洗浄剤は、複合体/ハイブリッドと表現してもよい。通常、複合体/ハイブリッドは、懸濁液および酸性化する過塩基化剤の存在下で、アルキル芳香族スルホン酸、少なくとも1つのアルキルフェノール(アルキルフェノール、アルデヒドカップリングアルキルフェノール、硫化アルキルフェノールなどの)および任意選択のアルキルサリチル酸を反応させることによって調製することができる。ハイブリッド洗浄剤のより詳細な説明は、WO97046643に開示されている。
洗浄剤は、0.1重量%〜10重量%、または0.1重量%〜8重量%、または1重量%〜4重量%、または4超〜8重量%で存在し得る。
ポリマー
本明細書で使用される場合、「ポリマーは、からなるモノマーを有する(または含有する)」などの用語は、ポリマーが、言及される特定のモノマーから誘導される単位を含むことを意味する。
異なる実施形態では、ポリマーは、約20重量%以上、または50重量%超、または約55重量%以上、または約70重量%以上、または約90重量%以上、または約95重量%以上、または約100重量%の非ジエンモノマー(即ち、非ジエンモノマー単位または1つもしくは複数の非ジエンモノマーの重合から誘導される単位)を含有し得る。ジエンモノマーの例には、1,3−ブタジエンまたはイソプレンが挙げられる。非ジエンモノマーまたはモノビニルモノマーの例には、スチレン、メタクリレート、またはアクリレートが挙げられる。
一実施形態では、ポリマーは、20重量%以上のモノビニルモノマーから誘導することができ、100,000〜1,000,000、または200,000〜1,000,000、または300,000〜1,000,000、または350,000〜1,000,000、または400,000〜800,000の重量平均分子量を有し得る。
一実施形態では、ポリマーは、ASTM D6278(または、せん断測定が100℃で30サイクル後に決定されることを除いたCEC−L−14A−93)により100℃で測定される場合のせん断安定度を有し得る。異なる実施形態では、せん断安定度は、最終潤滑組成物(試験後)が、30%未満、または20%以下、または15%以下、または10%以下の粘度低下を有するようなせん断安定度である。
通常、上記のようなモノビニルモノマーの量は、放射状形または星形構造を有するポリマーのポリマーアームの組成物のみを指し、即ち、示される重量%の値は、ポリマーコア中に見つかる任意の二官能性(または高次の)モノマーを除く。
以下に記載するように、粘度調整剤の分子量は、ポリスチレン標準試料を使用するGPC分析などの公知の方法を使用して決定されてきた。ポリマーの分子量を決定する方法は、周知である。それらの方法は、例えば(i)P.J. Flory、「Principles of Polymer Chemistry」、Cornell University Press 91953)、第VII章、266〜315頁、または(ii)「Macromolecules, an Introduction to Polymer Science」、F. A. BoveyおよびF. H. Winslow編、Academic Press(1979年)、296〜312頁に記載されている。本明細書で使用される場合、本発明のポリマーの重量平均分子量および数平均分子量は、希釈剤、不純物、非カップリングポリマー鎖および他の添加剤と関連するピークを除き、通常、高分子量を主とするピークである、本発明のポリマーに相当するピーク下の面積を積分することによって得られる。通常、本発明のポリマーは、放射状形または星形構造を有する。
ポリマーは、ホモポリマーまたはコポリマーであり得る。一実施形態では、ポリマーはコポリマーである。このポリマーは、ランダム、テーパード(tapered)、ジブロック、トリブロックまたはマルチブロックの構造を有するポリマーであり得る。通常、このポリマーは、ランダム構造またはテーパード構造を有する。
放射状形または星形構造を有するポリマーは、通常、ポリマーアームを有する。そのような物質の場合、そのポリマーアームは、ブロック構造、もしくはヘテロ構造、またはテーパード構造を有し得る。テーパードアーム構造は、ポリマーアーム長にわたって可変組成を有する。例えば、テーパードアームは、一方の端部にある相対的に純粋な第1のモノマーと他方の端部にある相対的に純粋な第2のモノマーとからなり得る。そのアームの中央は、ほぼ、その2つのモノマーの傾斜組成である。
ブロックアームから誘導されるポリマーは、通常、同アーム内のブロック構造中の2つ以上のモノマーから誘導されるポリマーアームを1つまたは複数含有する。ブロックアームのより詳細な説明は、Henry HsiehおよびRoderic Quirkによる「Anionic Polymerization, Principles and Practical Applications」の第13章(333〜368頁)(Marcel Dekker, Inc、New York、1996年)(以下ではHsiehらと称する)に示されている。
ヘテロアーム、または「ミクトアーム」のポリマーアーム構造は、通常、上記引用したHsiehらに定義されているように、分子量、組成物またはその双方のいずれかが互いに異なり得る各アームを含有する。例えば、所与のポリマーのアームの部分は、1つのポリマー種および第2のポリマー種の部分を有してもよい。より複雑なヘテロアームポリマーは、3つ以上のポリマーアームの部分とカップリング剤とを組み合わせることによって形成できる。
放射状形または星形構造を有するポリマーは、通常、コア部分に化学結合され得るポリマーアームを含有する。このコア部分は、多価(メタ)アクリルモノマー、そのオリゴマー、ポリマー、もしくはコポリマー、または多価ジビニル非アクリルモノマー、そのオリゴマー ポリマー、もしくはコポリマーであり得る。一実施形態では、多価ジビニル非アクリルモノマーは、ジビニルベンゼンである。一実施形態では、多価(メタ)アクリルモノマーは、ポリオールのアクリレートエステルもしくはメタクリレートエステルまたはポリアミンのアミドなどのポリアミンのメタクリルアミド、例えばメタクリルアミドもしくはアクリルアミドである。異なる実施形態では、多価(メタ)アクリルモノマーは、(i)アクリル酸もしくはメタクリル酸とポリオールとの縮合反応生成物または(ii)アクリル酸もしくはメタクリル酸とポリアミンとの縮合反応生成物である。
異なる実施形態での、アクリル酸またはメタクリル酸と縮合し得るポリオールは、2〜20個、または3〜15個、または4〜12個の炭素原子を含有し;存在するヒドロキシル基の数は、2〜10、または2〜4、または2であり得る。ポリオールの例には、エチレングリコール、ポリ(エチレングリコール)、1,6−ヘキサンジオールなどのアルカンジオールまたはトリメチロールプロパン、Perstorp Polyolにより販売されているBoltorn(登録商標)材料などのオリゴマー化トリメチロールプロパンなどのトリオールが挙げられる。ポリアミンの例には、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンおよびそれらの混合物などのポリアルキレンポリアミンが挙げられる。
多価不飽和(メタ)アクリルモノマーの例には、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、グリセロールジアクリレート、グリセロールトリアクリレート、マンニトールヘキサアクリレート、4−シクロヘキサンジオールジアクリレート、1,4−ベンゼンジオールジメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、1,3−プロパンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジメタクリレート、分子量200〜4,000のポリエチレングリコールのビス−アクリレートおよびメタクリレート、ポリカプロラクトンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、1,1,1−トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、1,1,1−トリメチロールプロパントリメタクリレート、ヘキサメチレンジオールジアクリレートもしくはヘキサメチレンジオールジメタクリレートまたはアルキレンビス−(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
多価カップリング剤の量は、アームとして予め調製されたポリマーを、モノマー、オリゴマー、またはポリマー形態でカップリング剤を含むコア上にカップリングさせることにより星形ポリマーを与えるのに適する量であり得る。上記のように、適切な量は、いくつかの変数が関与し得るとしても、当業者によって最低限の実験で容易に決定できる。例えば、過剰量のカップリング剤を採用する場合、またはポリマーアームの形成からの過剰の未反応モノマーがこの系中に残存している場合、星形形成ではなく架橋が生じ得る。通常、ポリマーアームとカップリング剤とのモル比は、50:1〜1.5:1(もしくは1:1)、または30:1〜2:1、または10:1〜3:1、または7:1〜4:1、または4:1〜1:1であり得る。他の実施形態では、ポリマーアームとカップリング剤とのモル比は、50:1〜0.5:1、または30:1〜1:1、または7:1〜2:1であり得る。所望の比は、アーム長を考慮するように調整することもでき、より長いアームは、より短いアームよりカップリング剤を多く許容しまたは多く必要とすることがある。通常、調製される材料は、潤滑粘性油に溶ける。
一実施形態では、ポリマーのポリマーアームは、放射状形もしくは星形ポリマーの形成前または非カップリング単位上で測定される場合、2以下、または1.7以下、または1.5以下、例えば1〜1.4の多分散度を有する。一実施形態では、放射状形または星形構造を有するポリマーを含むポリマー組成物全体は、二様式または高次様式の分布を有する多分散度を有する。この組成物全体中の二様式または高次様式の分布は、一つには、そのポリマーが調製される際に形成される、可変量の非カップリングポリマー鎖および/または非カップリング放射状形もしくは星形ポリマーあるいはスターツースター(star−to−star)カップリングの存在が原因であると考えられる。
したがって、放射状形または星形構造を有するポリマーを含有する組成物全体は、存在する非カップリングポリマーアーム(ポリマー鎖または線状ポリマーとも称する)も有し得る。ポリマー鎖が放射状形または星形ポリマーに変換される比率(%)は、少なくとも10%、または少なくとも20%、または少なくとも40%、または少なくとも55%、例えば少なくとも70%、少なくとも75%または少なくとも80%であり得る。一実施形態では、ポリマー鎖の放射状形または星形ポリマーへの変換率は、90%、95%または100%であり得る。一実施形態では、ポリマー鎖の部分は、星形ポリマーを形成せず、線状ポリマーとして残存する。一実施形態では、このポリマーは、(i)放射状形または星形構造を有するポリマー、および(ii)線状ポリマー鎖(非カップリングポリマーアームとも称する)の混合物である。異なる実施形態では、ポリマー組成物中の放射状形または星形構造の量は、ポリマーの量の10重量%〜85重量%、または25重量%〜70重量%であり得る。異なる実施形態では、線状ポリマー鎖は、ポリマーの量の15重量%〜90重量%、または30重量%〜75重量%で存在し得る。
分枝、櫛状、放射状形または星形の構造を有するポリマーは、2以上のアーム、または5以上のアーム、または7以上のアーム、または10以上のアーム、例えば12〜100、または14〜50、または16〜40のアームを有し得る。分枝、櫛状、放射状形または星形の構造を有するポリマーは、120以下のアーム、または80以下のアーム、または60以下のアームを有し得る。
ポリマーは、制御ラジカル重合技法から得ることができる/得ることが可能である。制御ラジカル重合技法の例には、RAFT、ATRPまたは窒素酸化物媒介法が挙げられる。ポリマーは、アニオン重合法からも得ることができる/得ることが可能である。一実施形態では、ポリマーは、RAFT、ATRPまたはアニオン重合法から得ることができる/得ることが可能である。一実施形態では、ポリマーは、RAFTまたはATRP重合法から得ることができる/得ることが可能である。一実施形態では、ポリマーは、RAFT重合法から得ることができる/得ることが可能である。
ATRP、RAFTまたは窒素酸化物媒介技法を使用する、ポリマーの調製方法は、米国特許出願US05/038146の実施例の項の実施例1〜47に開示されている。
重合メカニズムおよび関連する化学のより詳細な説明は、John Wiley and Sons Incにより出版されているHandbook of Radical Polymerization、Krzysztof MatyjaszewskiおよびThomas P. Davis編、2002年(以下で「Matyjaszewskiら」と称する)の、窒素酸化物媒介重合(第10章、463〜522頁)、ATRP(第11章、523〜628頁)およびRAFT(第12章、629〜690頁)に論じられている。
このポリマーのATRP重合メカニズムの議論は、Matyjaszewskiらの524頁の反応スキーム11.1、566頁の反応スキーム11.4、571頁の反応スキーム11,7、572頁の反応スキーム11.8および575頁の反応スキーム11.9に示されている。
ATRP重合では、ラジカルメカニズムにより移動され得る基には、ハロゲン(ハロゲン含有化合物からの)または種々のリガンドが挙げられる。移動され得る基のより詳細な総説は、US6391996、または米国特許出願US05/038146のパラグラフ61〜65に記載されている。
ATRP重合に使用し得るハロゲン含有化合物の例には、p−クロロメチルスチレン、α−ジクロロキシレン、α,α−ジクロロキシレン、α,α−ジブロモキシレン、ヘキサキス(α−ブロモメチル)ベンゼン、塩化ベンジル、臭化ベンジル、1−ブロモ−1−フェニルエタンおよび1−クロロ−1−フェニルエタンなどのハロゲン化ベンジル;プロピル2−ブロモプロピオネート、メチル2−クロロプロピオネート、エチル2−クロロプロピオネート、メチル2−ブロモプロピオネート、およびエチル2−ブロモイソブチレートなどの、α位でハロゲン化されているカルボン酸誘導体;塩化p−トルエンスルホニルなどのハロゲン化トシル;テトラクロロメタン、トリブロモメタン、塩化1−ビニルエチル、および臭化1−ビニルエチルなどのハロゲン化アルキル;ならびにジメチルリン酸などのリン酸エステルのハロゲン誘導体が挙げられる。
ハロゲン化合物が採用される場合の一実施形態では、銅などの遷移金属も存在する。この遷移金属は、塩形態であり得る。この遷移金属は金属−リガンド結合を形成することができ、リガンドと金属との比率はリガンドの配座数および金属の配位数に依存する。リガンドは、窒素含有またはリン含有リガンドであり得る。
適切なリガンドの例には、トリフェニルホスフィン、2,2−ビピリジン、4,4−ジ−(5−ヘプチル)−2,2−ビピリジンなどのアルキル−2,2−ビピリジン、トリス(2−アミノエチル)アミン(TREN)、N,N,N’,N’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン、4,4−ジ−(5−ノニル)−2,2−ビピリジン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラミンおよび/またはテトラメチルエチレンジアミンが挙げられる。更に適切なリガンドは、例えば国際特許出願WO97/47661に記載されている。リガンドは、単独で、または混合物として使用してもよい。一実施形態では、窒素含有リガンドは銅の存在下で採用される。一実施形態では、リガンドはリンを含有し、トリフェニルホスフィン(PPh)は汎用されるリガンドである。トリフェニルホスフィンリガンドに適切な遷移金属には、Rh、Ru、Fe、Re、NiまたはPdが挙げられる。
RAFT重合では、連鎖移動剤が重要である。適切な連鎖移動剤のより詳細な総説は、米国特許出願US05/038146のパラグラフ66〜71に見られる。適切なRAFT連鎖移動剤の例には、ベンジル1−(2−ピロリジノン)カルボジチオエート、ベンジル(1,2−ベンゼンジカルボキシミド)カルボジチオエート、2−シアノプロプ−2−イル1−ピロールカルボジチオエート、2−シアノブト−2−イル1−ピロールカルボジチオエート、ベンジル1−イミダゾールカルボジチオエート、N,N−ジメチル−S−(2−シアノプロプ−2−イル)ジチオカルバメート、N,N−ジエチル−S−ベンジルジチオカルバメート、シアノメチル1−(2−ピロリドン)カルボジトエート、クミルジチオベンゾエート、2−ドデシルスルファニルチオカルボニルスルファニル−2−メチル−プロピオン酸ブチルエステル、O−フェニル−S−ベンジルキサンテート、N,N−ジエチルS−(2−エトキシ−カルボニルプロプ−2−イル)ジチオカルバメート、ジチオ安息香酸、4−クロロジチオ安息香酸、O−エチル−S−(1−フェニルエチル)キサンテート、O−エチル−S−(2−(エトキシカルボニル)プロプ−2−イル)キサンテート、O−エチル−S−(2−シアノプロプ−2−イル)キサンテート、O−エチル−S−(2−シアノプロプ−2−イル)キサンテート、O−エチル−S−シアノメチルキサンテート、O−ペンタフルオロフェニル−S−ベンジルキサンテート、3−ベンジルチオ−5,5−ジメチルシクロヘキサ−2−エン−1−チオンまたはベンジル3,3−ジ(ベンジルチオ)プロプ−2−エンジチオエート、S,S’−ビス−(α,α’−二置換−α”−酢酸)−トリチオカルボネート、S,S’−ビス−(α,α’−二置換−α”−酢酸)−トリチオカルボネートまたはS−アルキル−S’−(α,α’−二置換−α”−酢酸)−トリチオカルボネート、ベンジルジチオベンゾエート、1−フェニルエチルジチオベンゾエート、2−フェニルプロプ−2−イルジチオベンゾエート、1−アセトキシエチルジチオベンゾエート、ヘキサキス(チオベンゾイルチオメチル)ベンゼン、1,4−ビス(チオベンゾイルチオメチル)ベンゼン、1,2,4,5−テトラキス(チオベンゾイルチオメチル)ベンゼン、1,4−ビス−(2−(チオベンゾイルチオ)−プロプ−2−イル)ベンゼン、1−(4−メトキシフェニル)エチルジチオベンゾエート、ベンジルジチオアセテート、エトキシカルボニルメチルジチオアセテート、2−(エトキシカルボニル)プロプ−2−イルジチオベンゾエート、2,4,4−トリメチルペント−2−イルジチオベンゾエート、2−(4−クロロフェニル)プロプ−2−イルジチオベンゾエート、3−ビニルベンジルジチオベンゾエート、4−ビニルベンジルジチオベンゾエート、S−ベンジルジエトキシホスフィニルジチオホルメート、tert−ブチルトリチオペルベンゾエート、2−フェニルプロプ−2−イル4−クロロジチオベンゾエート、2−フェニルプロプ−2−イル1−ジチオナフタレート、4−シアノペンタン酸ジチオベンゾエート、ジベンジルテトラチオテレフタレート、ジベンジルトリチオカルボネート、カルボキシメチルジチオベンゾエートもしくはジチオベンゾエート末端基を有するポリ(エチレンオキシド)またはそれらの混合物が挙げられる。
一実施形態では、適切なRAFT連鎖移動剤には、2−ドデシルスルファニルチオカルボニルスルファニル−2−メチル−プロピオン酸ブチルエステル、クミルジチオベンゾエートまたはそれらの混合物が挙げられる。
ポリマーのRAFT重合メカニズムの議論は、Matyjaszewskiらの12.4.4項の664〜665頁に示されている。
ポリマーがアニオン重合技法から調製される場合、開始剤には、例えば、アルキルリチウム化合物(例:メチルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム)、シクロアルキルリチウム化合物(例:シクロヘキシルリチウムならびにアリールリチウム化合物(例:フェニルリチウム、1−メチルスチリルリチウム、p−トリルリチウム、ナフチルリチウムおよび1,1−ジフェニル−3−メチルペンチルリチウムなどのヒドロカルビルリチウム開始剤が挙げられる。また、有用な開始剤には、ナフタレンナトリウム、1,4−ジソジオ−1,1,4,4−テトラフェニルブタン、ジフェニルメチルカリウムまたはジフェニルメチルナトリウムが挙げられる。
この重合法は、水分および酸素の不在下でも、少なくとも1つの不活性溶媒の存在下でも行うことができる。一実施形態では、アニオン重合は、アニオン触媒系に不利である任意の不純物の不在下で行われる。不活性溶媒には、炭化水素、芳香族溶媒またはエーテルが挙げられる。適切な溶媒には、イソブタン、ペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、ジグリム、テトラグリム、オルトテルフェニル、ビフェニル、デカリンまたはテトラリンが挙げられる。
アニオン重合法は、0℃〜−78℃の温度で行うことができる。
アニオン法から誘導されるポリマーの調製方法のより詳細な説明は、国際特許出願WO96/23012、3頁11行目〜5頁8行目に論じられている。WO96/23012の7頁25行目〜10頁15行目には、アニオン重合技法によるポリマーの調製方法も記載されている。アニオン重合法の詳細な説明は、Textbook of Polymer Science、Fred W. Billmeyer Jr.編、第3版、1984年、第4章、88〜90頁に示されている。
ポリマーは、(a)(i)ビニル芳香族モノマー、および(ii)カルボン酸モノマー(通常、無水マレイン酸、マレイン酸、(メタ)アクリル酸、無水イタコン酸もしくはイタコン酸)またはそれらの誘導体を含むモノマーから誘導されるポリマー、(b)ポリ(メタ)アクリレート、(c)官能化ポリオレフィン、(d)エチレン酢酸ビニルコポリマー、(e)フマレートコポリマー、(f)(i)α−オレフィンおよび(ii)カルボン酸モノマー(通常、無水マレイン酸、マレイン酸、(メタ)アクリル酸、無水イタコン酸もしくはイタコン酸)またはそれらの誘導体から誘導されるコポリマー、あるいは(g)それらの混合物を少なくとも1つ含み得る。一実施形態では、ペンダント基を有するポリマーは、ポリメタクリレートまたはその混合物を含む。
ポリマーは、ポリメタクリレートである場合、
(a)そのメタクリレートのアルキル基が10〜30個、または10〜20個、または12〜18個、または12〜15個の炭素原子を有するアルキルメタクリレート50重量%〜100重量%(または65重量%〜95重量%)と、
(b)そのメタクリレートのアルキル基が1〜9個、または1〜4個の炭素原子(例えばメチル、ブチル、または2−エチルヘキシル)を有するアルキルメタクリレート0重量%〜40重量%(または5重量%〜30重量%)と、
(c)窒素含有モノマー0重量%〜10重量%(または0重量%〜5重量%)と
を含むモノマー組成物から誘導され得る。
本明細書で使用される場合、用語(メタ)アクリレートは、アクリレート単位またはメタクリレート単位を意味する。アルキル(メタ)アクリレートには、例えば、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2−メチルペンチル、2−プロピルヘプチル、2−ブチルオクチル、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、2−tert−ブチルヘプチル(メタ)アクリレート、3−イソプロピルヘプチル(メタ)−アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、5−メチルウンデシル(メタ)−アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、2−メチルドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、5−メチルトリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、2−メチルヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、5−イソプロピルヘプタデシル(メタ)アクリレート、4−tert−ブチルオクタデシル(メタ)アクリレート、5−エチルオクタデシル(メタ)アクリレート、3−イソプロピルオクタデシル−(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ノナデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、セチルエイコシル(メタ)アクリレート、ステアリルエイコシル(メタ)アクリレート、ドコシル(メタ)アクリレートおよび/またはエイコシルテトラトリアコンチル(メタ)アクリレートなどの、飽和アルコールから誘導される化合物;オレイル(メタ)アクリレートなどの、不飽和アルコールから誘導される(メタ)アクリレート;ならびに3−ビニル−2−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレートまたはボルニル(メタ)アクリレートなどのシクロアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。
長鎖アルコール誘導基を有するアルキル(メタ)アクリレートは、例えば、(メタ)アクリル酸(直接エステル化による)またはメチルメタクリレート(エステル交換による)と長鎖脂肪アルコールとの反応によって得ることができ、その反応では、様々な鎖長のアルコール基を有する(メタ)アクリレートなどのエステルの混合物が通常得られる。これらの脂肪アルコールには、MonsantoのOxo Alcohol(登録商標)7911、Oxo Alcohol(登録商標)7900およびOxo Alcohol(登録商標)1100;ICIのAlphanol(登録商標)79;Condea(現在Sasol)のNafol(登録商標)1620、Alfol(登録商標)610およびAlfol(登録商標)810;Ethyl CorporationのEpal(登録商標)610およびEpal(登録商標)810;Shell AGのLinevol(登録商標)79、Linevol(登録商標)911およびDobanol(登録商標)25L;Condea Augusta,MilanのLial(登録商標)125;Henkel KGaA(現在Cognis)のDehydad(登録商標)およびLorol(登録商標)ならびにUgine KuhlmannのLinopol(登録商標)7〜11およびAcropol(登録商標)91が挙げられる。
一実施形態では、星形ポリマーは、窒素含有モノマーを使用してそのコアまたはポリマーアーム中で更に官能化される。窒素含有モノマーには、ビニル置換窒素複素環モノマー、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートモノマー、ジアルキルアミノアルキルメタクリルアミドモノマー、第3級−メタクリルアミド、ジアルキルアミノアルキルアクリルアミドモノマー、第3級−アクリルアミドモノマーまたはそれらの混合物を挙げることができる。
一実施形態では、コアまたはポリマーアームは、式
Figure 0005230606
(式中、
Qは水素またはメチルであり、一実施形態では、Qはメチルであり、
Zは、N−H基またはO(酸素)であり、
各Riiは、独立に、水素または1〜8個、もしくは1〜4個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基であり、
各Rは、独立に、水素または1〜2個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基であり、一実施形態では、各Rは水素であり、
gは1〜6の整数であり、一実施形態では、gは1〜3である)
により表すことができる(メタ)アクリルアミドまたは窒素含有(メタ)アクリレートモノマーも更に含む。
適切な窒素含有モノマーの例には、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−ビニルホルムアミドなどのN−ビニルカルボンアミド、ビニルピリジン、N−ビニルアセトアミド、N−ビニル−n−プロピオンアミド、N−ビニルヒドロキシアセトアミド、N−ビニルイミダゾール、N−ビニルピロリジノン、N−ビニルカプロラクタム、ジメチルアミノエチルアクリレート(DMAEA)、ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)、ジメチルアミノブチルアクリルアミド、ジメチルアミン−プロピルメタクリレート(DMAPMA)、ジメチルアミン−プロピル−アクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ジメチルアミノエチル−アクリルアミドまたはそれらの混合物が挙げられる。
ポリマーは、潤滑組成物の0.01〜12重量%、または0.05重量%〜10重量%、または0.075〜8重量%で存在し得る。
分散剤
潤滑組成物は、分散剤を含む。この分散剤は、スクシンイミド分散剤(例えばN−置換長鎖アルケニルスクシンイミド)、Mannich分散剤、エステル含有分散剤、長鎖ヒドロカルビル(脂肪ヒドロカルビルまたはポリイソブチレンなどの)モノカルボン酸アシル化剤とアミンもしくはアンモニアとの縮合生成物、アルキルアミノフェノール分散剤、ヒドロカルビル−アミン分散剤、ポリエーテル分散剤、またはポリエーテルアミン分散剤であり得る。
異なる実施形態では、分散剤は、スクシンイミド、コハク酸エステル、またはMannich分散剤であり得る。
いくつかの実施形態では、N−置換長鎖アルケニルスクシンイミドは、平均で少なくとも8個、または30個、または35個から、350個、または200個、または100個までの炭素原子を含有する。一実施形態では、長鎖アルケニル基は、少なくとも500の
Figure 0005230606
(数平均分子量)を特徴とするポリアルケンから誘導される。通常、ポリアルケンは、500、または700、または800、または更に900から、5,000、または2,500、または2,000、または更に1,500もしくは1,200までの
Figure 0005230606
を特徴とする。一実施形態では、長鎖アルケニル基は、ポリオレフィンから誘導される。ポリオレフィンは、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、および1−デセンなどの2〜10個の炭素原子を有するモノオレフィンを含むモノマーから誘導され得る。特に有用なモノオレフィン源は、35〜75重量パーセントのブテン含量および30〜60重量パーセントのイソブテン含量を有するC精製ストリーム(refinery stream)である。有用なポリオレフィンは、400〜5,000、別の例では400〜2,500、更なる例では400〜または500〜1,500の数平均分子量を有するポリイソブチレンを含める。ポリイソブチレンは、5〜69%、第2の例では50〜69%、第3の例では50〜95%のビニリデン二重結合含量を有し得る。
一実施形態では、スクシンイミド分散剤は、そのポリイソブチレンが140〜5,000、または300〜5,000、または500〜3,000の数平均分子量を有するポリイソブチレンスクシンイミドを含む。
スクシンイミド分散剤およびそれらの調製方法は、米国特許第4234435号および第3172892号により完全に記載されている。
適切なエステル含有分散剤は、通常、高分子量エステルである。これらの材料は、米国特許第3381022号により詳細に記載されている。
Mannich分散剤は、ヒドロカルビル置換フェノール、アルデヒド、およびアミンまたはアンモニアの反応生成物である。ヒドロカルビル置換フェノールのヒドロカルビル置換基は、10〜400個の炭素原子、別の例では30〜180個の炭素原子、更なる例では10〜または40〜110個の炭素原子を有し得る。このヒドロカルビル置換基は、オレフィンまたはポリオレフィンから誘導され得る。有用なオレフィンには、市販の1−デセンなどのα−オレフィンが挙げられる。
ヒドロカルビル−アミン分散剤は、ヒドロカルビル置換アミンである。ヒドロカルビル置換アミンは、米国特許第5407453号に記載されているように、塩素化ポリイソブチレンなどの塩素化オレフィンまたはポリオレフィンとエチレンジアミンなどのアミンとの混合物を、炭酸ナトリウムなどの塩基の存在下で加熱することによって形成できる。
ポリエーテル分散剤には、ポリエーテルアミン、ポリエーテルアミド、ポリエーテルカルバメート、およびポリエーテルアルコールが挙げられる。ポリエーテルアミンおよびそれらの調製方法は、米国特許第6458172号、カラム4および5にかなり詳細に記載されている。
一実施形態では、本発明は、亜鉛とのポリイソブチレンスクシンイミド錯体を形成するために、ポリイソブチレン無水コハク酸、アミンおよび酸化亜鉛から誘導される分散剤のうちの少なくとも1つをまた含む。この亜鉛とのポリイソブチレンスクシンイミド錯体は、単独または組合せで使用してもよい。
この分散剤は、種々の作用物質の任意のものとの反応による従来の方法によっても後処理できる。これらの作用物質には、ホウ素、尿素、チオ尿素、ジメルカプトチアジアゾール、二硫化炭素、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、炭化水素置換無水コハク酸、無水マレイン酸、ニトリル、エポキシド、リン化合物および/または金属化合物がある。一実施形態では、分散剤は、ホウ酸化分散剤である。通常、ホウ酸化分散剤は、そのポリイソブチレンが140〜5,000、または300〜5,000、または500〜3,000の数平均分子量を有するポリイソブチレンスクシンイミドを含むスクシンイミド分散剤を含む。
一実施形態では、この分散剤は、(i)上記分散剤材料(例えばN置換長鎖アルケニルスクシンイミド)、(ii)2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾールもしくはヒドロカルビル置換2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、またはそれらのオリゴマー、(iii)ホウ酸化剤、ならびに(iv)1,3二酸および1,4二酸からなる群から選択される、任意選択の芳香族化合物のジカルボン酸、あるいは(v)任意選択のリン酸化合物を、潤滑粘性油に溶ける(i)、(ii)、(iii)および任意選択の(iv)または(v)の生成物を与えるように十分加熱することによって調製できる。加熱により調製される分散剤は、米国特許出願US04/027094および60/654164により詳細に記載されている。
この分散剤は、潤滑組成物の0.1重量%〜20重量%、または0.25重量%〜15重量%、または0.5重量%〜10重量%、または1重量%〜6重量%、または7重量%〜12重量%で存在し得る。
潤滑粘性油
潤滑組成物は、潤滑粘性油を含む。このような油には、天然油および合成油、水添分解法、水素添加、および水素化精製から誘導される油、未精製油、精製油および再精製油、ならびにこれらの混合物が挙げられる。
未精製油は、通常、更に精製処理せずに(またはほとんど精製処理せずに)天然源または合成源から直接得られる油である。
精製油は、1つまたは複数の精製ステップで更に処理されることにより1つまたは複数の特性が改良されたことを除き、未精製油に類似している。精製技法は、当技術分野で知られており、溶媒抽出、二次蒸留、酸または塩基抽出、濾過、浸出などが挙げられる。
再精製油は、再生油または再処理油としても知られており、精製油を得るのに使用されるのと類似の方法によって得られるが、使用済み添加剤および油分解生成物の除去を対象とする技法によって更に処理される場合が多い。
本発明の潤滑剤を作製するのに有用な天然油には、動物油、植物油(例:ヒマシ油、ラード油)、パラフィン種、ナフテン種もしくはパラフィン−ナフテン混合種の液化石油および溶媒処理もしくは酸処理された鉱物性潤滑油などの鉱物性潤滑油ならびに石炭もしくはシェールから誘導される油またはそれらの混合物が挙げられる。
合成潤滑油は有用であり、これには、重合および内部重合(interpolymerised)オレフィン(例:ポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレンイソブチレンコポリマー);ポリ(1−ヘキセン)、ポリ(1−オクテン)、ポリ(1−デセン)、およびそれらの混合物;アルキルベンゼン(例:ドデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ジノニルベンゼン、ジ−(2−エチルヘキシル)−ベンゼン);ポリフェニル(例:ビフェニル、テルフェニル、アルキル化ポリフェニル);アルキル化ジフェニルエーテルおよびアルキル化ジフェニルスルフィドならびにそれらの誘導体、類似体および同族体またはそれらの混合物などの炭化水素油が挙げられる。
他の合成潤滑油には、ポリオールのエステル(Prolube(登録商標)3970などの)、ジエステル、リン含有酸の液状エステル(例:トリクレシルホスフェート、トリオクチルホスフェート、およびデカンホスホン酸のジエチルエステル)、または重合テトラヒドロフランが挙げられる。合成油は、フィッシャートロプシュ反応によって作製でき、通常、水素異性化フィッシャートロプシュ炭化水素またはワックスであり得る。一実施形態では、油は、他のGTL(gas−to−liquid)油と同様に、フィッシャートロプシュGTL合成法によって作製できる。
潤滑粘性油は、米国石油協会(API)基油互換性指針(Base Oil Interchangeability Guidelines)に分類されるようにも定義できる。5つの基油群は、以下の通りである:I群(硫黄含量>0.03重量%、および/または<90重量%飽和度、粘度指数80〜120)、II群(硫黄含量≦0.03重量%、および≧90重量%飽和度、粘度指数80〜120)、III群(硫黄含量≦0.03重量%、および≧90重量%飽和度、粘度指数≧120)、IV群(全てのポリαオレフィン(PAO))、ならびにV群(I群、II群、III群、またはIV群に含まれない他の全て)。潤滑粘性油は、APIのI群、II群、III群、IV群、V群の油またはそれらの混合物を含む。潤滑粘性油は、APIのI群、II群、III群、IV群の油またはそれらの混合物であることが多い。あるいは、潤滑粘性油は、APIのII群、III群もしくはIV群の油またはそれらの混合物であることが多い。一実施形態では、潤滑粘性油はAPIのIII群の油である。
存在する潤滑粘性油の量は、通常、100重量%から、ポリマー、過塩基性洗浄剤、分散剤および他性能の添加剤の量の合計を引いた後に残る残分である。
潤滑組成物は、濃縮物および/または完全配合された潤滑剤の形態としてあり得る。ポリマー、過塩基性洗浄剤、分散剤が、濃縮物の形態(追加の油と組み合わせることにより全体としてまたは部分的に最終潤滑剤を形成できる)である場合、成分(a)、(b)および(c)(即ち、ポリマー、過塩基性洗浄剤、分散剤と潤滑粘性油および/または希釈油との比率は、重量で1:99〜99:1、または重量で80:20〜10:90の範囲を含める。
他性能の添加剤
組成物は、他性能の添加剤を任意選択で含む。他性能の添加剤は、金属不活性剤、粘度調整剤、摩擦調整剤、摩耗防止剤、腐食防止剤、分散粘度調整剤、極圧添加剤、抗酸化剤、抑泡剤、乳化破壊剤、流動点降下剤、シール膨潤剤およびそれらの混合物の少なくとも1つを含む。通常、完全配合された潤滑油には、これらの性能の添加剤が1つまたは複数含有されよう。
抗酸化剤
抗酸化剤化合物は公知であり、これには、例えば、硫化オレフィン、アルキル化ジフェニルアミン(通常、ジ−ノニルジフェニルアミン、オクチルジフェニルアミン、ジ−オクチルジフェニルアミン)、ヒンダードフェノール、モリブデン化合物(モリブデンジチオカルバメートなどの)、またはそれらの混合物が挙げられる。抗酸化剤化合物は、単独または組合せで使用してもよい。抗酸化剤は、潤滑組成物の0重量%〜20重量%、または0.1重量%〜10重量%、または1重量%〜5重量%の範囲内で存在し得る。
一実施形態では、抗酸化剤はモリブデン化合物である。通常、モリブデン化合物は、潤滑組成物に対して100万分の10〜2,000重量部、または20〜1,000重量部、または50〜500重量部のモリブデンを与える。
ヒンダードフェノール抗酸化剤は、第2級ブチル基および/または第3級ブチル基を立体障害性基として含有することが多い。このフェノール基は、第2の芳香族基に結合するヒドロカルビル基および/または架橋基で更に置換されることが多い。適切なヒンダードフェノール抗酸化剤の例には、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−メチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−エチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−プロピル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノールもしくは4−ブチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、または4−ドデシル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノールが挙げられる。一実施形態では、ヒンダードフェノール抗酸化剤はエステルであり、これには、例えば、Ciba製IrganoxTML−135、または2,6−ジ−tert−ブチルフェノールおよびそのアルキル基が1〜18個、または2〜12個、または2〜8個、または2〜6個、または4個の炭素原子を含有し得るアルキルアクリレートから誘導される縮合生成物を挙げることができる。適切なエステル含有ヒンダードフェノール抗酸化剤化学のより詳細な説明は、米国特許第6559105号に見られる。
抗酸化剤として使用し得るモリブデンジチオカルバメートの適切な例には、R.T.Vanderbilt Co.,Ltd.製Molyvan 822TMおよびMolyvanTMA、ならびにAsahi Denka Kogyo K.K製Adeka Sakura−LubeTMS−100、S−165およびS−600などの商標で販売されている市販材料、ならびにそれらの混合物が挙げられる。
摩耗防止剤
潤滑剤組成物は、任意選択で他の摩耗防止剤も少なくとも1つ含む。この摩耗防止剤は、潤滑組成物の0重量%〜15重量%、または0.1重量%〜10重量%または1重量%〜8重量%を含める範囲内で存在し得る。適切な摩耗防止剤の例には、ホスフェートエステル、硫化オレフィンが挙げられ、硫黄含有無灰摩耗防止添加剤は、金属ジヒドロカルビルジチオホスフェート(亜鉛ジアルキルジチオホスフェートまたはモリブデンジアルキルジチオホスフェートなどの)、チオカルバメートエステル、チオカルバメートアミド、チオカルバミン酸エーテル、アルキレンカップリングチオカルバメート、およびビス(S−アルキルジチオカルバミル)ジスルフィドなどのチオカルバメート含有化合物である。
ジチオカルバメート含有化合物は、ジチオカルバメート酸または塩と不飽和化合物とを反応させることによって調製することができる。ジチオカルバメート含有化合物は、アミン、二硫化炭素および不飽和化合物を同時に反応させることによっても調製することができる。通常、この反応は25℃〜125℃の温度で起こる。米国特許第4758362号および第4997969号は、ジチオカルバメート化合物およびそれらの作製方法を記載している。
硫化されることにより硫化オレフィンが形成し得る適切なオレフィンの例には、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、ペンテン、ヘキサン、ヘプテン、オクタン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセン、ウンデシル、トリデセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、オクタデセン、ノナデセン、エイコセンまたはそれらの混合物が挙げられる。一実施形態では、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、オクタデセネン、ノノデセン、エイコセンまたはそれらの混合物ならびにそれらの二量体、三量体および四量体は、特に有用なオレフィンである。あるいは、オレフィンは、1,3−ブタジエンなどのジエンのディールスアルダー付加物およびブチルアクリレートなどの不飽和エステルであってもよい。
硫化オレフィンの別の種類には、脂肪酸およびそれらのエステルが挙げられる。この脂肪酸は、植物油または動物油から得られることが多く、通常、4〜22個の炭素原子を含有する。適切な脂肪酸およびそれらのエステルの例には、トリグリセリド、オレイン酸、リノール酸、パルミトレイン酸またはそれらの混合物が挙げられる。この脂肪酸は、ラード油、トールオイル、ピーナッツ油、大豆油、綿実油、ヒマワリ種子油またはそれらの混合物から得られることが多い。一実施形態では、脂肪酸および/またはエステルは、α−オレフィン、例えば1−ヘキサデセンなどのオレフィンと混合される。
代替の実施形態では、無灰摩耗防止剤(摩擦調整剤とも表現できる)は、ポリオールおよび脂肪族カルボン酸のモノエステルであってもよく、多くの場合、酸は12〜24個の炭素原子を含有する。多くの場合、ポリオールおよび脂肪族カルボン酸のモノエステルは、ヒマワリ油などを有する混合物の形態としてあり、その無灰摩耗防止剤混合物中に前記混合物の5〜95、または他の実施形態では10〜90、または20〜85、または20〜80重量パーセントとして存在し得る。エステルを形成する脂肪族カルボン酸(特にモノカルボン酸)は、12〜24個または14〜20個の炭素原子を通常含有する酸である。カルボン酸の例には、ドデカン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、ベヘン酸、およびオレイン酸が挙げられる。
ポリオールには、ジオール、トリオール、およびより多数のアルコールOH基を有するアルコールが挙げられる。多価アルコールには、ジ−、トリ−およびテトラエチレングリコールを含めたエチレングリコール、ジ−、トリ−およびテトラプロピレングリコールを含めたプロピレングリコール、グリセロール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ソルビトール、アラビトール、マンニトール、スクロース、フルクトース、グルコース、シクロヘキサンジオール、エリスリトール、ならびにジ−およびトリペンタエリスリトールを含めたペンタエリスリトールが挙げられる。多くの場合、ポリオールは、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセロール、ソルビトール、ペンタエリスリトールまたはジペンタエリスリトールである。
「グリセロールモノオレエート」として知られる市販のモノエステルは、35±5パーセントのグリセロールジオレエートと共に60±5重量パーセントの化学種グリセロールモノオレエートを含み、5パーセント未満のトリオレエートおよびオレイン酸を含むと考えられる。上記のモノエステルの量は、任意のそのような混合物中に存在するポリオールモノエステルの実際の補正された量に基づいて算出される。
粘度調整剤
本発明のポリマー(a)以外の粘度調整剤には、スチレン−ブタジエンの水素化コポリマー、エチレン−プロピレンコポリマー、ポリイソブテン、水素化スチレン−イソプレンポリマー、水素化イソプレンポリマー、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアルキルスチレン、アルケニルアリール共役ジエンコポリマー、ポリオレフィン、無水マレイン酸−スチレンコポリマーのエステルが挙げられる。従来のポリ(メタ)アクリレートポリマーは、そのポリマーアーム用に定められるものと実質的に同じモノマーから誘導することができる。しかし、従来のポリ(メタ)アクリレートは、通常、ハロゲン、−O−N=基および−S−C(=S)−基から選択される官能基を含まない。一実施形態では、本発明のポリマーは従来の粘度調整剤と混合される。
本発明のポリマー(a)以外の粘度調整剤は、潤滑組成物の0重量%〜15重量%、または0.01〜12重量%、または0.05〜10重量%、または0.075〜8重量%で存在し得る。
極圧添加剤
油中に溶ける極圧(EP)添加剤には、硫黄含有および塩素硫黄含有EP添加剤、塩素化炭化水素EP添加剤およびリン系EP添加剤が挙げられる。このようなEP添加剤の例には、塩素化ワックス;ジベンジルジスルフィド、ビス−(クロロベンジル)ジスルフィド、ジブチルテトラスルフィド、オレイン酸の硫化メチルエステル、硫化アルキルフェノール、硫化ジペンテン、硫化テルペン、およびディールスアルダー硫化付加物などの有機スルフィドおよび有機ポリスルフィド;硫化リンとターペンタインまたはメチルオレエートとの反応生成物などのリン硫化炭化水素;ジ炭化水素およびトリ炭化水素ホスファイト、例えば、ジブチルホスファイト、ジヘプチルホスファイト、ジシクロヘキシルホスファイト、ペンチルフェニルホスファイト、ジペンチルフェニルホスファイト、トリデシルホスファイト、ジステアリルホスファイトおよびポリプロピレン置換フェノールホスファイトなどのリンエステル;亜鉛ジオクチルジチオカルバメートなどの金属チオカルバメートおよびヘプチルフェノール二酸バリウム;例えば、ジアルキルジチオリン酸とプロピレンオキシドとの反応生成物のアミン塩を含めたアルキルおよびジアルキルリン酸のアミン塩;ならびにそれらの混合物が挙げられる。
他の添加剤
腐食防止剤などの他性能の添加剤には、米国出願US05/038319(2004年10月25日出願、名前が挙げられた発明者としてMcAteeおよびBoyer)のパラグラフ5〜8に記載されているもの、オクチルアミンオクタノエート、ドデセニルコハク酸または無水物およびオレイン酸などの脂肪酸とポリアミンとの縮合生成物が挙げられる。一実施形態では、腐食防止剤は、Synalox(登録商標)腐食防止剤を含める。Synalox(登録商標)腐食防止剤は、通常、プロピレンオキシドのホモポリマーまたはコポリマーである。Synalox(登録商標)腐食防止剤は、Dow Chemical社により刊行されている様式番号118−01453−0702 AMSの製品カタログにより詳細に記載されている。この製品カタログの表題は、「SYNALOX潤滑剤、苛酷な用途向け高性能ポリグリコール」である。
金属不活性剤には、ベンゾトリアゾールの誘導体(通常、トリルトリアゾール)、ジメルカプトチアジアゾール誘導体、1,2,4−トリアゾール、ベンズイミダゾール、2−アルキルジチオベンズイミダゾール、または2−アルキルジチオベンゾチアゾールが挙げられ、抑泡剤には、エチルアクリレートおよび2−エチルヘキシルアクリレートおよび任意選択の酢酸ビニルのコポリマーが挙げられ、乳化破壊剤には、トリアルキルホスフェート、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドおよび(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)ポリマーが挙げられ、流動点降下剤には、無水マレイン酸−スチレンのエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレートまたはポリアクリルアミドが挙げられる。
アミン、エステル、エポキシド、脂肪イミダゾリン、カルボン酸およびポリアルキレン−ポリアミンの縮合生成物ならびにアルキルリン酸のアミン塩、脂肪アルキルタートレート(通常、脂肪ジアルキルタートレート)、脂肪アルキルタートルイミド(tartrimide)、脂肪アルキルタートルアミド(tartramide)(通常、脂肪ジアルキルタートルアミド)などの脂肪酸誘導体を含めた摩擦調整剤も、潤滑剤組成物中に使用できる。摩擦調整剤は、硫化脂肪化合物およびオレフィン、モリブデンジアルキルジチオホスフェート、モリブデンジチオカルバメート、ヒマワリ油またはポリオールおよび脂肪族カルボン酸のモノエステル(これらの摩擦調整剤のいくつかは抗酸化剤または摩耗防止剤として上記してきた)などの物質も含めることができる。摩擦調整剤は、潤滑組成物の0重量%〜10重量%または0.1重量%〜8重量%または1重量%〜5重量%を含めた範囲内で存在し得る。
(産業上の適用)
本発明の方法は、種々の機械装置の潤滑に有用である。この機械装置は、少なくとも1つの内燃機関(クランクケース潤滑用)、油圧系統、タービン系統、循環油系統、工業潤滑油系統、ギヤ、ギヤボックス、自動変速機またはマニュアル変速機を含む。
異なる実施形態では、機械装置は内燃機関を含む。この内燃機関は、2−ストロークまたは4−ストローク内燃機関であり得るが、サンプ潤滑(sump−lubricated)する場合またはしない場合がある。
一実施形態では、内燃機関は、ディーゼル燃料エンジン、ガソリン燃料エンジン、天然ガス燃料エンジンまたはガソリン/アルコール混合燃料エンジンであり得る。内燃機関は、一実施形態ではディーゼル燃料エンジンであり、別の実施形態ではガソリン燃料エンジンである。適切な内燃機関には、舶用ディーゼルエンジン、航空用ピストンエンジン、低負荷ディーゼルエンジン、ならびに自動車エンジンおよびトラックエンジンが挙げられる。
一実施形態では、内燃機関は、クランクケース、ギヤおよび湿式クラッチを含む。任意選択で、内燃機関は、マニュアル変速機または自動変速機も含む。一実施形態では、ギヤはギヤボックスからのものである。
本明細書で使用される場合、用語「湿式クラッチ」は、潤滑剤により、例えば変速機の潤滑剤により浸されるかまたはスプレーされるクラッチ板(複数も)を含有するものを意味するとして当業者に知られており、潤滑油はクラッチ板(複数も)間に入る。
一実施形態では、内燃機関は、クランクケースならびに少なくとも1つのギヤおよび湿式クラッチに前記潤滑組成物を供給する普通の油受けを有する。ある種の実施形態では、潤滑組成物は、クランクケースおよびギヤ(もしくは多数のギヤ)に供給されるか、クランクケースおよび湿式クラッチに供給されるか、またはクランクケース、およびギヤ(もしくは複数のギヤ)と湿式クラッチとの双方に供給される。
一実施形態では、内燃機関は4−ストロークエンジンである。一実施形態では、内燃機関は全般的に小型エンジンともみなされる。
小型エンジンは、一実施形態では2.24〜18.64kW(3〜25馬力(hp))、別の実施形態では2.98〜4.53kW(4〜6hp)の出力を有し、別の実施形態では100または200cmの排気量を示す。小型エンジンの例には、芝刈り機、ヘッジトリマーまたはチェーンソーなどのホーム/ガーデン用道具の小型エンジンが挙げられる。
内燃機関は、一実施形態では最大排気量3,500cm、別の実施形態では最大排気量2,500cm、別の実施形態では最大排気量2,000cmの能力を有する。最大排気量2,500cmの能力を有する適切な内燃機関の例には、オートバイ、スノーモービル、ジェットスキー、四輪バイク、または全地形万能車が挙げられる。一実施形態では、内燃機関は、トラクターまたは刈り取り脱穀機などの他の農業用車両である。
一実施形態では、内燃機関は、トラクターでも他の農業用車両でもない。別の実施形態では、内燃機関は、乾式クラッチ、即ち、自走車両上の変速機などの変速機からエンジンを分離するシステムを含有しない。別の実施形態では、内燃機関は、ディーゼル燃料を用いての使用に適さない。
一実施形態では、内燃機関は、オートバイ、例えば、4−ストローク内燃機関を有するオートバイに適する。
異なる実施形態では、潤滑組成物は、Xが0〜20の整数であり、Yが20〜50の整数であるXW−YからのSAE粘度グレードを有する内燃機関用潤滑剤を含む。
いくつかの実施形態では、Xは、0、5、10、15または20から選択される整数であり、Yは、20、25、30、35、40、45または50から選択される整数である。
内燃機関用潤滑剤組成物は、硫黄、リンまたは硫酸塩灰分(sulphate ash)(ASTM D−874)含量に関係なく任意のエンジン潤滑剤に適し得る。エンジン油潤滑剤の硫黄含量は、1重量%以下、または0.8重量%以下、または0.5重量%以下、または0.3重量%以下であり得る。一実施形態では、硫黄含量は、0.1重量%〜0.5重量%であり得る。リン含量は、0.2重量%以下、または0.1重量%以下、または0.085重量%以下、または更に0.06重量%以下、0.055重量%以下、もしくは0.05重量%以下であり得る。異なる実施形態では、リン含量は、0.01重量% 0.075重量%、または0.01重量% 0.06重量%であり得る。硫酸塩灰分全含量は、2重量%以下、または1.5重量%以下、または1.1重量%以下、または1重量%以下、または0.8重量%以下、または0.5重量%以下であり得る。一実施形態では、硫酸塩灰分含量は、0.1重量%〜0.5重量%であり得る。
一実施形態では、潤滑組成物はエンジン油を含み、(i)0.5重量%以下の硫黄含量、(ii)0.1重量%以下のリン含量、および(iii)1.5重量%以下の硫酸塩灰分含量を有する。
一実施形態では、潤滑組成物は2−ストロークまたは4−ストローク舶用ディーゼル内燃機関に適する。一実施形態では、舶用ディーゼル燃焼エンジンは2−ストロークエンジンである。本発明のポリマーは、0.01〜15重量%、または0.05〜10重量%、または0.1〜5重量%で舶用ディーゼル潤滑組成物に添加することができる。
以下の実施例は、本発明の例示を提示する。これらの実施例は、包括的なものではなく、本発明の範囲を限定しようとするものではない。
以下の実施例に使用される各化学成分については、商用材料中に通例存在し得る任意の溶媒または希釈油を除いた量を提示する(即ち、各化学成分を活性ベースで提示する)。
(調製実施例1)(Prep1)
28.3L/hrで流れる窒素注入口、中速機械撹拌機、熱電対および水冷式凝縮器を備えた容器に、C12〜15アルキルメタクリレート80g、メチルメタクリレート20g、TrigonoxTM−21(開始剤)0.55g、2−ドデシルスルファニルチオカルボニルスルファニル−2−メチル−プロピオン酸ドデシルエステル(連鎖移動剤)4.07gおよび油48.2gを装填する。この容器の内容物を窒素ブランケット下で20分間撹拌することにより、十分な混合を確実にする。窒素フローを14.2L/hrに下げ、この混合物が、3時間、90℃に加熱されるように設定する。エチレングリコールジメタクリレート6.05gをその容器に添加し、その混合物を90℃で更に3時間撹拌する。生じた生成物はポリマーの混合物であり、次いでこれを周囲温度に冷却する。生成物の主要部分は、重量平均分子量283300g/molおよび数平均分子量215900g/molを有する特徴がある。このポリマーは、少なくとも9つのポリマーアーム(C12〜15アルキルメタクリレート80重量%、メチルメタクリレート20重量%を含有する)を有すると考えられ、星形ポリマーへの変換率は72%であり、28%は非カップリング線状ポリマー鎖である。
(調製実施例2)(Prep2)
Prep2の調製方法は、反応物の量が以下の通りであることを除き、上記のPrep1と同じである:0.63gの連鎖移動剤、0.11gの開始剤、68.8gのC12〜15アルキルメタクリレート、11.2gのメチルメタクリレート、1.58gのエチレングリコールジメタクリレート。生じたポリマーは、重量平均分子量407600および数平均分子量289900を有する。この星形ポリマーは、少なくとも5つのアームを有すると考えられ、星形ポリマーへの変換率は70%であり、30%は非カップリング線状ポリマー鎖である。
(調製実施例3)(Prep3)
Prep3の調製方法は、反応物の量が以下の通りであることを除き、上記のPrep1と同じである:0.71gの連鎖移動剤、0.14gの開始剤、80gのC12〜15アルキルメタクリレート、20gのメチルメタクリレート、1.59gのエチレングリコールジメタクリレート。生じたポリマーは、重量平均分子量696100、および数平均分子量814600を有する。この星形ポリマーは、少なくとも6つのアームを有すると考えられ、星形ポリマーへの変換率は40%であり、60%は非カップリング線状ポリマー鎖である。
潤滑組成物1(LC1)は、Prep1からのポリマー6重量%と、分散剤1.4重量%と、300 TBN スルホネート洗浄剤0.6重量%と、255 TBN フェネート1重量%と、ポリアクリレート流動点降下剤0.2重量%と、他の添加剤(摩耗防止剤および消泡剤を含めた)2重量%とを含有し、100重量%に対する残分は基油である。LC1は、10W−40の粘度グレードを有する。
比較潤滑組成物1(CLC1)は、Prep1からのポリマーが12重量%の市販の線状ポリメタクリレートに置き換わることを除き、LC1と実質的に同じである。基油の量を、ポリマー量の増加を考慮して適宜修正する。CLC1は、10W−40の粘度グレードを有する。
潤滑組成物LC1およびCLC1の、80℃での4時間KRLテーパーベアリングせん断試験前および試験後の100℃動粘度を決定する(ASTM法D445を使用して)ことによって、これらの潤滑組成物を評価する。潤滑組成物の−25℃での低温クランク特性(ASTM D5293を使用して)および高温高せん断(HTHS)特性(CEC−L−36−A−90を使用して)についても評価する。得られた結果は、以下の通りである。
Figure 0005230606
潤滑組成物2(LC2)は、Prep1からのポリマー2.9重量%と、300 TBN 過塩基性洗浄剤0.9重量%と、スクシンイミド分散剤3重量%と、ポリアクリレート流動点降下剤0.2重量%と、他の添加剤(摩耗防止剤および抗酸化剤を含めた)1.8重量%とを含有する。LC2は、0W−20の粘度グレードを有する。LC2は、8.13mm/秒の100℃動粘度、−35℃で6180の低温クランク特性(ASTM D5293を使用して)、および2.60の高温高せん断(HTHS)特性(CEC−L−36−A−90を使用して)を有する。
潤滑組成物3(LC3)は、Prep2からのポリマー2.9重量%と、分散剤2.6重量%と、過塩基性洗浄剤0.9重量%と、ポリアクリレート流動点降下剤0.3重量%と、他の添加剤2.5重量%とを含有し、残分は基油である。次いで、LC3をいくつかの試験で評価する。この試験には、ASTM法D4683を使用する高温高せん断特性(得られた結果:3.19)、および−30℃でのASTM法D5293を使用する低温クランク特性(得られた結果:6059mm/秒)が含まれる。LC3を、Orbahnせん断試験(ASTM D6278)も使用して評価する。得られた結果は、最終試験粘度10.09mm/秒、粘度損失(%)8.69、およびせん断安定度16.0を含む。
潤滑組成物4(LC4)は、使用されるポリマーが2.3重量%でPrep3からのものであり、それに応じて基油の量が修正されることを除き、LC3と実質的に同じである。次いで、LC4をいくつかの試験で評価する。これらの試験には、ASTM法D4683を使用する高温高せん断特性(得られた結果:3.16)、および−25℃でのASTM法D5293を使用する低温クランク特性(得られた結果:2751mm/秒)が含まれる。LC4を、Orbahnせん断試験(ASTM D6278)も使用して評価する。得られた結果は、最終試験粘度9.13mm/秒、粘度損失(%)12.21、およびせん断安定度23.7を含む。
本明細書で使用される場合、用語「ヒドロカルビル置換基」または「ヒドロカルビル基」は、当業者に周知である通常の意味で使用される。具体的には、この用語は、分子の残位に直接結合している炭素原子を有し、炭化水素の特性を主として有する基を指す。ヒドロカルビル基の例には、
(i)炭化水素置換基、即ち、脂肪族(例:アルキルまたはアルケニル)、脂環式(例:シクロアルキル、シクロアルケニル)置換基と、芳香族置換、脂肪族置換、および脂環式置換芳香族置換基、ならびに環が分子の別の部分を通って完成する環式置換基(例:2個の置換基が一緒になって環を形成する);
(ii)置換炭化水素置換基、即ち、本発明に関しては、置換基の炭化水素の主な性質を変えない非炭化水素基(例:ハロ(特にクロロおよびフルオロ)、ヒドロキシ、アルコキシ、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソならびにスルホキシ)を含有する置換基;
(iii)ヘテロ置換基、即ち、炭化水素の主な特性を有する一方、本発明に関しては、それ以外は炭素原子からなる環または鎖中に炭素以外の原子を含有する置換基
が挙げられる。ヘテロ原子には、硫黄、酸素、窒素が挙げられ、ピリジル、フリル、チエニルおよびイミダゾリルのような置換基が包含される。全般的に、ヒドロカルビル基中には、各10個の炭素原子に対して、2個以下、好ましくは1個以下の非炭化水素置換基が存在し、通常、ヒドロカルビル基中には、非炭化水素置換基は存在しないであろう。
上記の物質の中には、最終配合物中で相互作用し得るものもあり、したがって最終配合物の成分は、初期に添加されるものと異なる可能性があることが知られている。それにより形成される生成物は、本発明の潤滑剤組成物をその意図する使用に採用する際に形成される生成物も含め、簡単には説明できない場合がある。それでもやはり、このような修正および反応生成物の全ては本発明の範囲内に含まれ、本発明は、上記の成分を混合することにより調製される潤滑剤組成物を包含する。
上記の参照される各文献は、参照により本明細書に組み込まれる。実施例の場合を除いて、または特に明示されない限り、材料の量、反応条件、分子量、炭素原子数などを特定する説明の中の全ての数量は、「約」という語により修正されるものとして理解されるべきである。特に示されない限り、本明細書で言及される各化学物質または組成物は、異性体、副産物、誘導体、および商用グレード中に存在すると普通理解される他のそのような物質を含有し得る商用グレードの物質であると解釈されるべきである。しかし、各化学成分の量は、特に示されない限り、通例、商用物質中に存在し得る、任意の溶媒または希釈油を除いて提示される。本明細書に記載した量、範囲、および比率の上下限を、独立に組み合わせてもよいことは理解されるべきである。同様に、本発明の各要素についての範囲および量は、任意の他の要素についての範囲または量と共に使用してもよい。
様々な実施形態に関して本発明を説明してきたが、その様々な修正は、本明細書を読めば当業者には明らかとなることは理解されよう。したがって、本明細書に開示される発明は、添付の特許請求の範囲内に入るような修正を包含する意図があることは理解されよう。

Claims (32)

  1. (a)星形構造を有するポリマー0.001重量%〜15重量%と、
    (b)過塩基性洗浄剤と、
    (c)分散剤と、
    (d)潤滑粘性油と
    を含み、
    該ポリマーは、
    (a)メタクリレートのアルキル基が12〜15個の炭素原子を有するアルキルメタクリレート65重量%〜95重量%と、
    (b)メタクリレートのアルキル基が1〜9個を有するアルキルメタクリレート5重量%〜30重量%と、
    を含むモノマー組成物から誘導されるポリメタクリレートであり、
    該ポリマーは、RAFTまたはATRP重合法から得られる、
    潤滑組成物。
  2. 前記ポリマーが、100,000〜1,000,000の重量平均分子量を有する、請求項1に記載の潤滑組成物。
  3. 前記ポリマーが、300,000〜1,000,000の重量平均分子量を有する、請求項1に記載の潤滑組成物。
  4. 前記ポリマーが、350,000〜1,000,000の重量平均分子量を有する、請求項1に記載の潤滑組成物。
  5. 前記ポリマーが、400,000〜800,000の重量平均分子量を有する、請求項1に記載の潤滑組成物。
  6. 前記潤滑組成物が線状ポリマー鎖の部分をさらに含む、請求項1に記載の潤滑組成物。
  7. 前記ポリマーが、ランダム、テーパード、ジブロック、トリブロック、またはマルチブロックの構造を有するアームを含む、請求項1に記載の潤滑組成物。
  8. 前記ポリマーが、RAFT重合法から得られる、請求項に記載の潤滑組成物。
  9. 前記ポリマーが、潤滑組成物の0.01〜12重量%で存在する、請求項1に記載の潤滑組成物。
  10. 前記ポリマーが、潤滑組成物の0.075〜8重量%で存在する、請求項1に記載の潤滑組成物。
  11. 前記過塩基性洗浄剤が、フェネート、スルホネート、サリキサレート、サリチレート、カルボキシレート、過塩基性リン酸、またはサリゲニン洗浄剤を1つまたは複数含む、請求項1に記載の潤滑組成物。
  12. 前記過塩基性洗浄剤が、サリキサレート、フェネート、スルホネート、またはサリチレートを1つまたは複数含む、請求項11に記載の潤滑組成物。
  13. 前記過塩基性洗浄剤が、潤滑組成物の0.1重量%〜10重量%で存在する、請求項1に記載の潤滑組成物。
  14. 前記過塩基性洗浄剤が、潤滑組成物の0.1重量%〜8重量%で存在する、請求項1に記載の潤滑組成物。
  15. 前記分散剤が、スクシンイミド分散剤、Mannich分散剤、エステル含有分散剤、長鎖ヒドロカルビルモノカルボン酸アシル化剤とアミンもしくはアンモニアとの縮合生成物、アルキルアミノフェノール分散剤、ヒドロカルビル−アミン分散剤、ポリエーテル分散剤、またはポリエーテルアミン分散剤を1つまたは複数含む、請求項1に記載の潤滑組成物。
  16. 前記分散剤がスクシンイミド分散剤を1つまたは複数含む、請求項15に記載の潤滑組成物。
  17. 前記分散剤が、前記潤滑組成物の0.1重量%〜20重量%で存在する、請求項1に記載の潤滑組成物。
  18. 前記分散剤が、前記潤滑組成物の0.25重量%〜15重量%で存在する、請求項1に記載の潤滑組成物。
  19. 前記分散剤が、前記潤滑組成物の0.5重量%〜10重量%で存在する、請求項1に記載の潤滑組成物。
  20. 摩耗防止剤をさらに含む、請求項1に記載の潤滑組成物。
  21. 前記摩耗防止剤が金属ジアルキルジチオホスフェートを含む、請求項20に記載の潤滑組成物。
  22. 抗酸化剤をさらに含む、請求項1に記載の潤滑組成物。
  23. 前記抗酸化剤が、硫化オレフィン、アルキル化ジフェニルアミン、ヒンダードフェノール、モリブデン化合物、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項22に記載の潤滑組成物。
  24. 前記抗酸化剤がモリブデン化合物である、請求項23に記載の潤滑組成物。
  25. 前記抗酸化剤がアルキル化ジフェニルアミンである、請求項23に記載の潤滑組成物。
  26. 前記抗酸化剤がヒンダードフェノールである、請求項23に記載の潤滑組成物。
  27. 前記潤滑粘性油が、APIのII群、III群もしくはIV群の油またはそれらの混合物である、請求項1に記載の潤滑組成物。
  28. 前記潤滑粘性油がAPIのIII群の油である、請求項27に記載の潤滑組成物。
  29. (i)0.5重量%以下の硫黄含量、(ii)0.1重量%以下のリン含量、および(iii)1.5重量%以下の硫酸塩灰分含量を有する、請求項1に記載の潤滑組成物。
  30. Xが0〜20の整数であり、Yが20〜50の整数であるXW−YからのSAE粘度グレードを有する、請求項1に記載の潤滑組成物。
  31. (a)星形構造を有するポリマー0.001重量%〜15重量%と、
    (b)過塩基性洗浄剤0.1重量%〜15重量%と、
    (c)分散剤0.1重量%〜25重量%と、
    (e)潤滑粘性油45重量%〜99.7重量%と
    を含み、
    該ポリマーは、
    (a)メタクリレートのアルキル基が12〜15個の炭素原子を有するアルキルメタクリレート65重量%〜95重量%と、
    (b)メタクリレートのアルキル基が1〜9個を有するアルキルメタクリレート5重量%〜30重量%と、
    を含むモノマー組成物から誘導されるポリメタクリレートであり、
    該ポリマーは、RAFTまたはATRP重合法から得られる、
    潤滑組成物。
  32. (a)星形構造を有するポリマー0.001重量%〜15重量%と、
    (b)過塩基性洗浄剤と、
    (c)分散剤と、
    (d)潤滑粘性油と
    を含み、
    該ポリマーは、
    (a)メタクリレートのアルキル基が12〜15個の炭素原子を有するアルキルメタクリレート65重量%〜95重量%と、
    (b)メタクリレートのアルキル基が1〜9個を有するアルキルメタクリレート5重量%〜30重量%と、
    を含むモノマー組成物から誘導されるポリメタクリレートであり、
    該ポリマーは、RAFTまたはATRP重合法から得られる、
    潤滑組成物を内燃機関に供給することを含む、内燃機関の潤滑方法。
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